螺旋输送机设计(论文).doc

摘要随着现代科学技术的日益发展，螺旋输送机的应用也越来越广泛。物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用。该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。本设计以建筑业为背景，对此工况下所要求的螺旋输送机结构进行设计与计算，对整个装置中的传动系统进行了运动力学分析及结构设计，对其驱动装置做了深入设计，并着重对其主要零部件进行了具体设计，包括螺旋输送机的螺旋直径，螺距，轴径进出料口，叶片形式，中间悬挂轴承，槽体，螺旋轴的计算选型。电动机是通过螺旋输送机的功率来计算选型。减速器中齿轮通过齿面接触疲劳强度来计算，通过齿根弯曲疲劳强度验算；轴按许用弯曲应力计算法校核轴径。关键词 电动机；减速器；螺旋叶片；螺旋轴abstractwith the growing of modern science and technology development, application of the screw conveyor is more and more widely. when the material was added to the inlet orifice, and the shaft rotated, the materials was given the thrust by the helicallobe. the thrust of the radial contribute to the material and blade the friction, it is possible that the materials could rotate around the axis, but because of the gravity of the material and the friction which the silo acted, the material do not rotate with the helicallobe, it move along the axis of the silo by the thrust of the spiral blade .for the construction industry background, which is required by the screw conveyor design and structure in this design. the entire device in the transmission system for the movement of mechanical and structural was designed. the design of its driving system and the specific design of its main parts, which is including the screw conveyor spiral diameter, pitch, the shaft diameter of inlet orifice, the calculation and selection of the shafts, the middle hoist and the spiral axis were carried out.in detal, motor is through the power of the screw conveyor to calculate and select. the gears in the reducer is calculated by the gear surface contact fatigue strength and checked by the gear bottom bend fatigue strength, i check the diameter of axle through the permissible bending stresskeywords motor reducer helicallobe spiral 目录1 绪论11.1 螺旋输送机产品概述11.2 螺旋输送机应用范围11.3 螺旋输送机主要特点21.4 螺旋输送机工作原理21.5 螺旋输送机整机布置形式21. 6 螺旋输送机规格、技术参数62.电动机的计算选型92.1 电动机的选择92.2 传动装置的运动和动力参数的计算103.减速器设计计算133.1 齿轮设计133.3 减速器结构设计193.3 轴设计203.4 轴承的选型253.5 键的选型264.螺旋输送机机体的设计304.1 机体主要部件的介绍304.2 机体主要部件的选择计算395.螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护455.1 螺旋输送机机体的安装条件455.2 螺旋输送机机体的使用及维护47结论49致谢50参考文献51附录52附录一52英文资料52中文翻译581 绪论1.1 螺旋输送机产品概述螺旋输送机俗称绞龙，ls型系列螺旋输送机是一种利用螺旋叶片的旋转,推动散料延着料槽向前运动的输送设备,适宜于输送粉状,颗粒状和小块物料。 ls型螺旋输送机等效采用iso1050-75标准，设计制造符合zbj81005.12-88 ls螺旋输送机 专业标准。ls型螺旋输送机直径由100mm1250mm，共十二种规格,分为单驱动和双驱动两种形式，单驱动螺旋机最大长度可达40m(特大型30m)，双驱动螺旋机采用中间断开轴结构，最大长度可达80m(特大型60m)，螺旋机长度每 0.5m 一档，可根据需要选定，螺旋机头部轴承、尾部轴承置于壳体外部减少了灰尘对轴承室的侵入提高了螺旋机关键件的使用寿命。中间吊轴承采用滚动、滑动可互换的两种结构，并设防尘密封装置，密封件用尼龙用塑料，因而其密封性好，耐磨性强，阻力小，寿命长。滑动轴承的轴瓦有粉末冶金、尼龙和巴氏合金等多种材料供用户根据不同的场合选用。滑动轴瓦有需加润滑剂的铸铜瓦，合金而磨铸铁瓦和铜基石墨少油润滑瓦。吊轴承机外侧置式油杯,便于集中加油润滑。进出料口位置布置灵活,并增设电动型出料口，便于自动控制，还可根据用户要求，配置测速报警装置。ls型螺旋输送机与gx型相比，其头部、尾部轴承移至壳体外，出料端设有清扫装置，整机噪声低，适应性强，操作维修方便。图11 ls型螺旋输送机的示意图1.2 螺旋输送机应用范围ls型螺旋机广泛使用在各种工业部门,如建材、冶金、化工、电力、煤炭、机械、轻工、粮食及食品行业,适用于水平或小于20倾角,输送粉状、颗粒状、小块状物料,如水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、沙子、焦炭等。ls螺旋输送机对输送物料的要求，粉状、粒状和小块状物料，如：水泥、煤粉、粮食、化肥、灰渣、砂子等，物料温度不得超过200，螺旋机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。因为这些物料在输送时会粘结在一螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承处形成物料的积塞而使螺旋机不能正常工作。ls螺旋机的工作环境应在-2050之间，允许稍微倾斜使用，最大倾角不得超过20。1.3 螺旋输送机主要特点1. 承载能力大、安全可靠。2. 适应性强、安装维修方便、寿命长。3. 整机体积小、转速高、确保快速均匀输送。4. 密封性好、外壳采用无缝钢管制作，端部采用法兰互相连接成一体，刚性好。1.4 螺旋输送机工作原理物料从进料口加入，当转轴转动时，物料受到螺旋叶片法向推力的作用。该推力的径向分力和叶片对物料的摩擦力，有可能带着物料绕轴转动，但由于物料本身的重力和料槽对物料的摩擦力的缘故，才不与螺旋叶片一起旋转，而在叶片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。1.5 螺旋输送机整机布置形式一台螺旋输送机通常由驱动装置、头节、若干标准中间节、造配中间节、尾节、进料口、出料口等组成，除头节和选配中间节外，各节螺旋机及机壳均具有互换性。螺旋机本体由头节、中间节、尾节三种组成。一般情况下,出厂总装时将中间节按长度长短依次排列,最长的中间节靠近头节，相同 长度的中间节则挨在一起，如果有特殊要求，则在订货时给出排列顺序。 在头节内装有支推轴承承受轴向力，在中间节和尾节内装有用轴承支承螺旋轴，此外，在尾节内还装有可轴向移动的径向轴承以补 偿螺旋轴长度的误差和适应温度的变化。螺旋面的形式有实体螺旋（s制法）和带式螺旋（d制法）两种。各螺旋轴之间采用法兰式联接， 保证了联接轴的互换性，便于维修。 机盖为瓦片式并用盖扣夹紧在机壳上，若需改进密封性能，用户可自行在机盖与机壳间加防水粗帆布。 进、出料装置有进料口,方型出料口，手推式出料口，齿条式出料口四种。由用户在使用现场在机体上开口焊接。布置进、出料口 位置时应注意保证料口至端部的距离，同时避免料口与吊轴承加油杯、机壳联接法兰、底座等相碰。 驱动装置有zq系列减速器+y系列电动机，ytc齿轮减速电机两种。 驱动装置由y型电动机、jzq系列减速器及驱动装置架组成。头节前部装有止推轴承。可承受输送物料时产生的轴向力。标准中间节均设置一只吊轴承，尾节后部装有滚动(滑动)轴承和底座,用以支撑螺旋和补偿螺旋长度的误差,螺旋机安装时应从头部开始,按顺序进行。在总体布置时应注意进料口不应设置在吊轴承上方，出料口不应设在底座或机壳法兰连接处。如果因为开出料口影响底座的安排而不能遵循本原则时，使用单位应绘出螺旋机总图。地脚螺栓安排尺寸见表11 表11 地脚螺栓安排尺寸 规格ls100ls160ls200ls250ls315ls400ls500ls630ls800ls1000ls1250a160180200250300320400500630710800驱动装置的配置见表12表12 驱动装置的配置规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号ls20010013y90l-4-1.5zq25-i6-i16y100l1-4-2.2zq25-i6-i23y100l2-4-3zq35-i6-i30y112m-4-4zq35-i6-i358010y100l1-4-2.2zq35-i5-i27y100l2-4-3zq35-i5-i35638y90l-4-1.5zq25-i4-i25y100l1-4-2.2zq35-i4-i35506.2y90l-4-1.5zq35-i3-i27y100l1-4-2.2zq35-i3-i35ls2509022y100l1-4-2.2zq25-i6-i14y100l2-4-3zq25-i6-i19y112m-4-4zq35-i6-i25y132s-4-5.5zq35-i6-i357118y100l1-4-2.2zq35-i5-i14y100l2-4-3zq35-i5-i21y112m-4-4zq35-i5-i28y132s-4-5.5zq40-i5-i355614y90l-4-1.5zq25-i4-i14y100l1-4-2.2zq35-i4-i21y100l2-4-3zq35-i4-i29续表12规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号ls2505614y112m-4-4zq35-i4-i354511y90l-4-1.5zq35-i3-i17y100l1-4-2.2zq35-i3-i25y100l2-4-3zq35-i3-i35ls3158031y100l1-4-2.2zq35-i5-i8y112m-4-4zq35-i5-i15y132s-4-5.5zq40-i5-i20y132m-4-7.5zq40-i5-i27y160m-4-11zq50-i5-i356324y100l1-4-2.2zq35-i4-i9y100l2-4-3zq35-i4-i13y112m-4-4zq35-i4-i18y132s-4-5.5zq40-i4-i25y132m-4-7.5zq40-i4-i355019y90l-4-1.5zq35-i3-i8y100l1-4-2.2zq35-i3-i12y100l2-4-3zq35-i3-i17y112m-4-4zq40-i3-i23y132s-4-5.5zq40-i3-i304015.4y100l-6-1.5zq35-i4-i10y112m-6-2.2zq35-i4-i15y132s-6-3zq40-i4-i20y132m1-6-4zq40-i4-i27y132m2-6-5.5zq40-i4-i35ls4007162y132m1-6-4zq35-i7-i8y132m2-6-5.5zq35-i7-i12y160m-6-7.5zq40-i7-i16y160l-6-11zq40-i7-i24y180l-6-15zq50-i7-i32y200l1-6-18.5zq50-i7-i355649y132s-6-3zq35-i6-i8y132m1-6-4zq35-i6-i10 续表12规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号ls4005649y132m2-6-5.5zq40-i6-i14y160m-6-7.5zq40-i6-i19y160l-6-11zq50-i6-i26y180l-6-15zq50-i6-i354539y132m1-6-4zq40-i4-i10y132m2-6-5.5zq40-i4-i14y160m-6-7.5zq50-i4-i19y160l-6-11zq65-i4-i26y180l-6-15zq65-i4-i353631y112m-6-2.2zq40-i3-i9y132s-6-3zq40-i3-i13y132m1-6-4zq40-i3-i17y132m2-6-5.5zq50-i3-i24y160m-6-7.5zq65-i3-i32y160l-6-11zq65-i3-i35ls5006398y132m2-6-5.5zq40-i6-i8y160m-6-7.5zq40-i6-i11y160l-6-11zq50-i6-i16y180l-6-15zq50-i6-i22y180m-4-18.5zq65-i4-i27y180l-4-22zq65-i4-i334062y132m2-6-5.5zq40-i5-i8y160m-6-7.5zq50-i5-i13y160l-6-11zq65-i5-i20y180l-6-15zq65-i5-i27y200l1-6-18.5zq65-i5-i343250y132s-6-3zq40-i3-i8y132m1-6-4zq50-i3-i11y132m2-6-5.5zq50-i3-i15y160m-6-7.5zq65-i3-i21y160l-6-11zq65-i3-i30y180l-6-15zq65-i3-i35 续表12规格转速(r/min)输送量(m3/h)驱动装置许用长度(m)电动机型号减速器型号ls63050140y132m2-6-5.5zq40-i5-i4.5y160m-6-7.5zq50-i3-i7y160l-6-11zq65-i5-i11y180l-6-15zq65-i5-i15y200l1-6-18.5zq65-i5-i19y200l2-6-22zq65-i5-i22y225m-6-30zq75-i5-i29y250m-6-37zq75-i5-i3540112y160m-6-7.5zq50-i4-i9y160l-6-11zq65-i4-i14y180l-6-15zq65-i4-i19y200l1-6-18.5zq65-i4-i24y200l2-6-22zq65-i4-i29y225m-6-30zq75-i4-i353290y132m2-6-5.5zq50-i3-i9y160m-6-7.5zq65-i3-i12y160l-6-11zq65-i3-i18y180l-6-15zq65-i3-i24y200l1-6-18.5zq75-i3-i30y200l2-6-22zq75-i3-i352577y132m1-6-4zq50-i2-i8y132m2-6-5.5zq65-i2-i11y160m-6-7.5zq65-i2-i15y160l-6-11zq65-i2-i22y180l-6-1.5zq75-i2-i301.6 螺旋输送机规格、技术参数规格：ls100，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250长度从4m到70m，每隔8.5m一档,当长度超过35m时,采用双端驱动,选型时应符合标准公称长度,特殊需要可在选配节中另行提出。选型计算计算输送量：式中: q输送量 t/h 物料填充系数,选用见表14 0倾斜系数,选用见表15 k螺距与直径比例系数,由选定规格的螺旋输送机计算求值 r物料容重 t/m3 见表16 n转速 r/min d螺旋直径mls型螺旋输送机规格、技术参数表：表13 ls型螺旋输送机规格、技术参数规格型号10016020025031540050063080010001250螺旋直径10016020025031540050063080010001250螺 距100160200250315355400450500560630n1401121009080716350403225q2.271322316298140200280380n11290807163565040322520q1.761018244978112160220306n9071635650454032252016q1.4581419396290126176245n7150504540363225201613q1115.4315077102140198注：1、n转速r/min（偏差允许在10%范围内）2、输出量qm3/h表14 物料填充系数物料特性易流动,磨损很少少量磨损且为颗粒至小块状磨损性、侵蚀性大0.450.330.15表15 倾斜系数0倾斜角0510152001.00.900.800.700.65若干散料的容重r及运行阻力系数入（总阻力系数）表16 物料容重r物 料r（t/m3）灰 与 渣0.71.03褐 煤赤 铁 矿1.42.2重矿石(cw-p6)2.02.52.2轻 矿 石1.252.02.2燕麦、大麦0.51.9石 墨生 石 灰0.92.2干 石 灰0.51.9土 豆0.71.9砾 石1.51.83焦 炭0.53原 煤0.82.2分 先 煤0.91.9粘土:潮湿的泥土1.81.9面 粉0.51.9灰 泥 岩砂 桨1.82.13玉米、黑麦、稻谷砂1.41.73小 麦0.81.9水 泥1.01.31.92. 电动机的计算选型2.1 电动机的选择（1）选择电动机类型和结构型式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等。在经常起动、制动和反转的场合（如起重机等），要求电动机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机yz型（笼型）或yzr（绕线型）。电动机除按功率、转速排成系列之外，为适应不同的输出轴要求和安装需要，电动机机体又有几种安装结构形式。根据不同防护要求，电动机结构还有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。电动机的额定电压一般为380v。电动机类型要根据电源种类（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等），载荷特点（变化性质、大小和过载情况），起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件来确定。（2）选择电动机的容量电动机的容量（功率）选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率应数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。运行状态有三类，即长期连续运行、短时运行和重复短时运行。变载下长期运行的电动机、短时运行的电动机（工作时间短，停歇时间长）和重复短时运行的电动机（工作时间和停歇时间都不长）的容量要按等效功率法计算并校验过载能力和起动转矩，其计算方法可参看有关电力拖动的书籍。由于水泥螺旋输送机的工作环境是常温,有灰尘,用的是三相交流电,电压为380v。根据以上两点和机械设计手册，选用y132m-4型号的电动机。y132m-4电动机的主要性能如下表格所示：表21 y132m-4电动机的主要性能 型 号 额定 功 率 kw 满载时 起动电流 - 额定电流 起动转矩- 额定转矩 最大转矩- 额定转矩转 速 r/min 电流（380v） a效率 %功率 应 数y132m-4 7.5114015.4870.85 7.0 2.2 2.22.2 传动装置的运动和动力参数的计算因为设计减速器时要求传动比为4.67，所以选用一级直齿圆柱齿轮传动的减速器就可满足条件。该类减速器的特点是承载能力和速度范围大、传动比恒定、外廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。制造安装精度要求高、噪声较大、成本较高。连接顺序 1.发动机2平键3.减速器4.花键5.螺旋轴输送机 轴承、齿轮、等的效率查机械设计手册得：滚动轴承（每对） 0.980.995滑动齿轮（每对） 0.970.99弹性联轴器 0.990.995齿轮联轴器 0.99万向联轴器 0.970.98具有中间可动元件的联轴器 0.970.99一对齿轮（开式） 0.940.96一对齿轮（闭式） 0.960.99计算传动装置各轴的运动和动力参数：（1） 各轴转速1 轴 n1=nm=1440r/min 2 轴 n2=n1/i =1440/4.67 =308.35r/min主轴 n3=n2=308.35r/min（2） 各轴输入功率1 轴 额联 =7.50.99 =7.43kw2 轴 =轴承1轴承2齿轮 =7.430.980.990.96 =6.91kw主轴 =联 =6.910.99 =6.84kw （3） 各轴输出功率 1 轴 =轴承 =7.430.98 =7.28kw 2 轴 轴承 =6.910.98 =6.77kw 主轴 轴承 =6.840.98 =6.71kw（4） 各轴输入转矩电动机的输出转矩 =9550pd/nm =95507.5/1440 =49.74nm1 轴 联 =49.740.99 =49.24nm2 轴 i轴承1轴承2齿轮 =49.244.670.980.990.96 =214.07nm主轴 联 =214.070.99 =211.93nm（5） 各轴输出转矩 1 轴 =轴承 =49.240.98 =48.26nm 2 轴 =轴承 =214.070.98 =209.79nm 主轴 轴承=209.790.98=207.69nm运动和动力参数计算结果整理于下表：表22 运动和动力参数计算 轴 名功 率p (kw)转 矩 t（nm）转速 n(r/min)传动比效 率输 入输 出输 入输 出电动机轴7.549.74144010.991 轴7.437.2849.2448.2614404.670.932 轴6.916.77214.07209.79308.3510.99主 轴6.846.71211.93207.69308.35 3.减速器设计计算3.1 齿轮设计齿轮材料应具备下列条件：1）齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀、抗磨粒磨损、抗胶合和抗塑性流动的能力；2）在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度；3）具有良好的加工和热处理工艺性；4）价格较低。因此，采用合金钢、硬齿面齿轮是当前发展的趋势。采用硬齿面齿轮时，除应注意材料的力学性能外，还应适当减少齿数、增大模式，以保证轮齿具有足够的弯曲强度。设计的该螺旋输送机的预期使用寿命10年，每年300个工作日，在使用期限内，工作时间占20%。根据以上几点，我选择齿轮的材料为20crmnti，渗碳淬火处理，硬度56hrc62hr平均取为60hrc。齿数比u=i=4.67计算步骤如下：（见文献1p233） 计算项目齿面接触疲劳强度计算1. 初步计算转矩t1 齿宽系数d 解除疲劳极限hlim 初步计算的许用接触应力h ad值 计算内容t1=49.24nm由图1213,取d=0.5由图1217ch10.9hlim1 =0.91650h20.9hlim2=0.91400由表1216,取ad=85 计算结果t1=49240nmmd=0.5hlim1=1650mpahlim2=1400mpa式(12.15)h1=1485mpah2=1260mpaad=85初步计算的小齿轮直径d1初步齿宽b2. 校核计算圆周速度精度等级齿数z和模数m使用系数ka动载系数kv齿间载荷分配系数d1ad =85 =35.90b=d d1=0.540=20=d1n1/(601000) =401440/（601000） =3.01由表126初取齿数z1=10,z2= iz1=4.6710=46.7m= d1/z1=40/10=4由表123，取m=4则z1= d1/m=40/4=10z2= iz1=4.6710=46.747由表129由表1210，先求取d1=40mmb=20mm=3.01m/s选8级精度m=4z1=10z2=47ka=1.75kv=1.18齿向载荷分布系数载荷系数k弹性系数ze节点区域系数=2462nn/mm 100 n/mm=1.88-3.2()cos =1.88-3.2()cos0 =1.49= =0.91由此得由表12-11 =1.73 =3.07由表1212由图1216式（12.6）=1.49式（12.10）=0.91=1.21=1.23k=3.07ze=189.8zh=2.5接触最小安全系数shmin总工作时间th应力循环系数nl接触寿命系数zn许用接触应力h验算3.确定传动主要尺寸由表1214th=1030080.2由表1215，估计107nl109,则指数m=8.78原估计应力循环次数正确nl2=nl1/i=8.34107/4.67由图1218h1= （式12.11）h=zezhz =1计算结果表明，接触强度较为合适，齿轮尺寸无需调整shmin=1.05th=4800hnl1=8.34107nl2=1.79107zn1=0.98zn2=1.13h1=1540mpah2=1506.67mpa式（12.8）h=1462.4mpa h2实际分度圆直径d中心距a齿宽b齿根弯曲疲劳强度验算重合系数y齿间载荷分配系数kfa齿向载荷分布系数kf载荷系数k齿形系数yfa应力修正系数ysa弯曲疲劳极限flim因为模数取标准值时，齿数已重新确定，但未圆整，故分度圆直径不会改变，即d1=mz1=410=40mmd2=mz2=447=188mma= b=dd1=0.540=20mmy=0.25+ 由表12.10 kfa=由图1214k=kakvkfakf=1.751.181.331.18由图1221由图1222由图1223cd1=40mmd2=188mma=114mm取b1=30mm b2=20mm式（12.18）y=0.75kfa=1.33kf=1.18k=3.24yfa1=2.96yfa2=2.35ysa1=1.52ysa2=1.7flim1=750mpaflim2=600mpa弯曲最小安全系数sfmin应力循环次数nl弯曲寿命系数yn尺寸系数yx许用弯曲应力f验算由图1214由表1215，估计3106nl1010则指数m=49.91原估计应力循环次数正确nl2=nl1i=8.291074.67由图1224由图1225f1= f2= f2=f1 传动无严重过载。故不做静强度校核sfmin=1.25nl1